단증류

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 실험고찰
7. 사용기호
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목 : 단증류

2. 실험 목적 :
① 2성분계 시료로 단증류를 행하고 원리를 이해한다.
② 실험결과를 Rayleigh의 식에 의해 계산한다.
③ 단증류 실험장치의 조작법을 이해한다.

3. 실험 이론
(1) 증류(Distillation)
2종 이상의 휘발성분이 포함된 액체 혼합물을 가열하면 그 증기의 조성은 액체일 때보다 휘발성이 높은 성분의 함량이 훨씬 많다. 이러한 휘발성의 차이를 이용하여 액체 혼합물로부터 각 성분을 분리하는 조작을 말한다.

(2) 증류의 종류
① 단증류(Simple Distillation)
일정량의 액체 혼합물을 가열하여 생긴 증기를 냉각기로 보내어 응축시켜 저비점성분이 풍부한 액체를 얻는 방법을 말한다. 단증류가 진행되는 동안 증기의 조성을 계속 변하는데 이때의 유출액의 양과 농도의 관계를 Rayleigh가 구하였다.

② 평형증류(Flash Distillation)
발생된 증기가 액체와 평형을 이루는 방법으로 액체의 일정비율을 기화시키고, 증기를 액체로부터 분리한 후 증기를 응축시키는 과정이다.
③ 분별증류(Fractional Distillation)
높이가 있는 column을 이용하여 끓는점이 다른 액체를 가열하여 상부로는 끓는점이 낮은 물질을 기체로, 하부로는 끓는점이 높은 물질을 액체로 분리하는 방법이다.

④ 감압증류(Vacuum Distillation)
낮은 압력에서 물질의 끓는점이 내려가는 현상을 이용하여 혼합물을 분리하는 방법이다. 이는 상압에서 끓는점까지 가열 시 분해 우려가 있는 물질을 증류할 때 사용된다.

(3) Rayleigh 식
저비점성분에 대한 물질수지 식을 적어보면 아래와 같다.
W_x=(W-dW)(x-dx)+dW(y-dy)
이때, 증류기에 남아있는 액체의 양을 W(kg), 증류기에서 증발된 증기의 극미량을 dW(kg), 액체와 증기의 조성을 x(wt%)와 y(wt%), 액체와 증기의 조성변화를 dx(wt%), dy(wt%)라 하고 유출된 증기의 양은 D이다.
극미량인 dWdx, dWdy를 무시하고 식을 정리하면 아래와 같다.

참고자료

· 고완석 외 4명, 단위조작 제3판, 보문당(2003), p.191 (증류)
· 고완석 외 4명, 단위조작 제3판, 보문당(2003), p.199 (단증류)
· 고완석 외 4명, 단위조작 제3판, 보문당(2003), p.202 (평형증류)
· 이인복 외 3인, 적중화공기사실기, 성안당(2008), p.105~111 (증류의 종류)
· 성기천 외 2명, 화학공학실험, 사이텍미디어(2000), p.455~456 (Rayleigh 식)
· 정우식 외 12명, 디스플레이 화학공학실험, 아진(2007), p.30~38 (Raoult의 법칙, Henry의 법칙)
· Wikipedia, “Ethanol”, https://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol, 2021.11.01